本文要点从封装视点对LED的散热功能进行热剖析，并进行热规划。选用COB技能，直接将LED芯片封装在铝基板上，缩短了热通道和热传导的间隔，然后下降了LED的结温，规划出一种依据COB技能的LED。剖析其等效热阻网络，比较不同封装办法对整个LED器材散热功能的影响，并进行红外热像图剖析。
导言
LED器材在作业中的功率损耗通常以热能耗散的办法体现，任何具有电阻的部分都成为一个内部热源，导致热密度急剧上升，所以器材自身温度也随之上升，一起周围的环境温度也会影响内部温度，然后影响到LED的牢靠性、功能和寿数。研讨标明，跟着温度的添加，芯片失功率有添加的趋势，因而对LED封装时进行牢靠的热规划，施行有用的热控制措施是进步其牢靠性的要害。
在电子职业，器材环境温度每升高10℃时，往往其失功率会添加一个数量级，这便是所谓的“10℃规律”。当时选用的办法大多是从电路板的资料考虑，选用一些热导率高、安稳的资料，如铜、铝、陶瓷等。但只是经过电路板来改进散热问题是不行的，还要经过其他热规划的办法来进步LED的散热功能。
散热技能
任何电子器材及电路都不行避免地随同有热量的发生，而要进步其牢靠性以及功能，则有必要使热量到达最小程度，选用恰当的散热技能就成为了要害。
物质自身或当物质与物质触摸时，能量的传递就被称为热传导，这是最遍及的一种热传递办法，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直触摸摸磕碰来传递能量。相对而言，热传导办法局限于固体和液体，由于气体的分子构成并不是很严密，它们之间能量的传递被称为热扩散。
热传导的根本公式为：
Q=K×A×ΔT/ΔL (1)
其间Q代表为热量，也便是热传导所发生或传导的热量;K为资料的热传导系数，热传导系数相似比热，但又与比热有一些不同，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39;公式中A代表传热的面积(或是两物体的触摸面积)，ΔT代表两头的温度差;ΔL则是两头的间隔。因而，从公式中咱们就能够发现，热量传递的巨细同热传导系数、传热面积成正比，同间隔成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的间隔越短，那么热传导的能量就越高，也就越简单带走热量。
LED的散热功能和封装
LED作为一代新光源，逐步应用到一般照明中来，其最根本的光学要求即光通量，现在进步LED光通量有两种办法，分别为添加芯片亮度以及多颗密布摆放等办法，这些办法都需输入更高功率的能量，而输入LED的能量，只要少部分会转换成光源，大部分都转成热能，在单颗封装内送入倍增的电流，发热天然也会倍增，因而在如此小的散热面积下，散热问题会逐步恶化。
与传统光源相同，LED在作业期间也会发生热量，其多少取决于全体的发光功率。在外加电能量效果下，电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在PN结邻近辐射出来的光还需经过LED芯片自身的半导体介质和封装介质才干抵达外界。归纳电流注入功率、辐射发光量子功率、晶片外部出光功率等，终究大约只要30%~40%的输入电能转化为光能，其他60%~70%的能量首要以非辐射复合发生的点阵振荡的办法转化成热能。而LED芯片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步削弱发光功率，而且缩短寿数。LED灯所选用的散热技能有必要能够有用下降发光二级管PN结到环境的热阻，才干尽可能下降LED的PN结温度来进步LED灯的寿数。
图1所示为在作业电流稳定的条件下，Lumidleds1W LED的光衰与结温的联系曲线，可见结温越高，光通量衰减越快，寿数也就越短。
3.1 LED的散热
LED的散热功能参数首要是指结温文热阻。LED的结温是指PN结的温度，LED的热阻一般是指PN结到外壳外表之间的热阻。结温是直接影响LED作业功能的参数，热阻则是表明LED散热功能好坏的参数。热阻越小，LED的热量越简单从PN结传导出来，LED的结温越低，LED的继续光效越高，寿数也越长。
当LED的PN结温度升高时，会导致LED的正导游通压降减小，意味着一旦回路中的LED呈现过度温升，PN结对此的呼应会使LED的温度进一步升高，假如LED芯片的温度超越必定值，整个LED器材就会损坏，这一温度值即临界温度。不同封装资料的LED的临界温度不同，即使是同一资料，封装工艺等要素也会影响临界温度。与传统光源不同的是，印制电路板既是LED的供电载体，一起也是散热载体。因而，印制电路板的散热规划(包含焊盘设置、布线和镀层等)对LED的散热功能尤为重要。
3.2 封装工艺对散热功能的影响
现在市场上对LED芯片的封装以单颗封装为主，单颗封装如仅应用在1~4颗LED散光灯，散光灯点亮时刻时刻短，故热累积现象不显着。如应用在日光灯上，要严密摆放并较长时刻点亮，因而在有限的散热空间内难以及时地将这些热扫除于外。
LED芯片的特点是在极小的体积内发生极高的热量。而LED自身的热容量很小，所以有必要以最快的速度把这些热量传导出去，不然就会发生很高的结温。
尽管LED芯片架构与原物料是影响LED热阻巨细的要素之一，削减LED自身的热阻是先期条件，但毕竟对改进散热才能影响有限，所以经过挑选恰当的LED封装工艺技能成为对LED进行散热规划的首要办法。表1列出的是市场上常见的几种不同封装工艺LED的热阻。
可见选用COB技能封装的LED比较于其他封装工艺热阻最小。
3.3 资料对散热功能的影响
封装工艺确认后，经过选取不同的资料进一步下降LED器材的热阻，进步LED的散热功能。现在国内外常针对基板资料、粘结资料和封装资料进行择优挑选。
不同导热系数的基板资料，如铜、铝等关于LED热阻巨细的影响很大，因而选取适宜的基板也是下降LED元件热阻的办法之一。表2为选用不同资料制成基板的功能比照，归纳看来，铝基板最佳，具有高热导率、抗腐蚀、本钱低一级长处。
COB封装LED的散热功能剖析
4.1 热阻剖析
本文选用COB技能封装多个小功率LED芯片，将LED芯片直接封装在铝基板上，扩展了散热面积，并除去了不必要的环节来削减热通道，越过SMD式封装LED中的支架这一环节，剖析等效热阻如图2所示。
依据COB技能的LED显着削减了结构热阻和触摸热阻，由于散热途径较短，LED芯片在作业中发生的热能能够有用传递至外界，由于具有这样的特性，COB封装能够比传统SMD封装保持更低的LED芯片结温，使LED器材具有杰出的散热功能。
4.2 试验成果
将依据COB技能封装的LED器材和SMD封装LED用红外热像仪进行比照剖析。任何有温度的物体都会宣布红外线，红外热像仪接纳物体宣布的红外线，经过有色彩的图片来显现温度散布，依据图片色彩的细小差异来找出温度的反常点，然后起到检测与保护的效果。
试验中，将两种封装办法LED的铝基板放置到加热器上，以相同的热量加热，每个LED芯片的功率都为0.06W，注册直流电源10min。红外热像仪将铝基板宣布的不行见的能量转变成可见的图画，图画上面不同色彩表明铝基板外表的不同温度，经过图片的色彩剖析散热状况。
得到COB封装的LED器材和SMD封装LED的红外热像图如图3和图4所示。
经过调查剖析红外热像图可见，选用COB技能封装的LED色彩均匀、无斑驳，表明导热均匀，耐热性较好;SMD封装的LED色彩不均、有斑驳，表明热量散布不均匀，散热功能欠安。
结束语
本文剖析了依据COB技能的LED的散热功能，对运用该办法封装的LED器材做了等效热阻剖析和红外热像试验，成果标明：选用COB技能封装制成的LED器材缩短了散热通道、增大了散热面积、减小了热阻，然后进步了LED的散热功能，对LED器材的各方面功能起到杰出的效果，延长了运用寿数。
